- 硅酸(原硅酸)的化学性质
- 共829题
清洗和制绒是硅晶片制作的重要步骤之一,硅片化学清洗的主要目的是除去硅片表面杂质(如某些有机物,无机盐,金属、Si、SiO2粉尘等)。常用的化学清洗剂有高纯水、有机溶剂、双氧水、浓酸、强碱等。其中去除硅的氧化物,通常用一定浓度的HF溶液,室温条件下将硅片浸泡1至数分钟。制绒是在硅片表面形成金字塔形的绒面,增加硅对太阳光的吸收。单晶制绒通常用NaOH,Na2SiO3等混合溶液在75~90℃反应25~35 min,效果良好。
回答下列问题
(1)能否用玻璃试剂瓶来盛HF溶液,为什么?用化学方程式加以解释 ;
(2)写出晶片制绒反应的离子方程式 ,对单晶制绒1990年化学家Seidel提出了一种的电化学模型,他指出Si与NaOH溶液的反应,首先是Si与OH一反应,生成SiO44一,然后SiO44一迅速水解生成H4SiO4。基于此原理分析反应中氧化剂为 。
(3)本校化学兴趣小组同学,为验证Seidel的理论是否正确,完成以下实验:
结论:从实验上说明碱性水溶液条件下,H2O可作 剂;NaOH作 剂,降低反应 。高温无水环境下,NaOH作 剂。
(4)在太阳能电池表面沉积深蓝色减反膜——氮化硅晶膜。常用硅烷(SiH4)与氨气(NH3)在等离子体中反应。硅烷是一种无色、有毒气体,常温下与空气和水剧烈反应。下列关于硅烷、氮化硅的叙述不正确的是 。
A.在使用硅烷时要注意隔离空气和水,SiH4能与水发生氧化还原反应生成H2;
B.硅烷与氨气反应的化学方程式为:3SiH4+4NH3=Si3N4+12H2↑,反应中NH3作氧化剂;
C.它们具有卓越的抗氧化、绝缘性能和隔绝性能,化学稳定性很好,不与任何酸、碱反应;
D.氮化硅晶体中只存在共价键,Si3N4是优良的新型无机非金属材料。
正确答案
(10分,除标记外,其余每空2分)(1)SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O
(2)Si+2OH一+H2O=SiO32-+2H2↑;NaOH;
(3)氧化 催化 活化能 氧化(每空各1分) (4)C
试题分析:(1)因为氢氟酸能和二氧化硅反应,从而腐蚀玻璃,反应的化学方程式为SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O,因此不能用玻璃试剂瓶来盛HF溶液。
(2)硅单质能和氢氧化钠溶液反应生成硅酸钠和氢气,所以晶片制绒反应的离子方程式为Si+2OH一+H2O=SiO32-+2H2↑;Si与OH一反应,生成SiO44一,这说明在反应中氧化剂应该是氢氧化钠。
(3)水蒸汽在600℃时可使粉末状硅缓慢氧化并放出氢气,而普通玻璃器皿中的水仅因含有从玻璃中溶出的微量的碱便可使粉末状硅在其中,这说明在碱性水溶液条件下,H2O可作氧化剂。少量的氢氧化钠可以加快反应速率,这说明氢氧化钠通过降低反应的活化能,起催化剂的作用。在野外环境里,用较高百分比的硅铁粉与干燥的Ca(OH)2和NaOH,点着后焖烧,可剧烈放出H2,这说明在高温无水环境下,NaOH起氧化剂的作用,与硅反应放出氢气。
(4)A、硅烷在常温下与空气和水剧烈反应,因此在使用硅烷时要注意隔离空气和水,这是由于SiH4能与水发生氧化还原反应生成H2,A正确;B、在反应3SiH4+4NH3=Si3N4+12H2↑中,氨气中氢元素的化合价从+1价降低到0价得到电子,所以反应中NH3作氧化剂,硅烷是还原剂,B正确;C、氮化硅的性质稳定,但硅烷的性质很活泼,常温下与空气和水剧烈反应,因此选项C不正确;D、氮和硅都是非金属,因此氮化硅晶体中只存在共价键,Si3N4是优良的新型无机非金属材料,D正确,答案选C。
“9·11”事件已过去多年,但其留给人们的伤害还存在。科学家曾警告说,随着美国世贸大厦的轰然倒下,原来在建筑大厦时用的大量石棉将释放出来污染环境(石棉有毒,能使人患肺癌)。石棉是一种具有压伸强度大、柔韧性强、耐热、耐火焰、耐酸碱腐蚀、价格低廉的硅酸盐。完成下列问题:
(1)有一种石棉叫矿青石棉,其分子式为Na2Fe5Si8O22(OH)2,其中铁的平均化合价为_______________,铁的氧化物的物质的量分数为____________(铁用氧化物的形式表示)。
(2)研究表明,在硅酸盐中,Al3+很容易取代Si4+,取代后不会引起原硅酸盐结构大的变化。从立体几何的知识看,Al3+与Si4+最直接的关系是__________________________________。
正确答案
(1)+2,4价 FeO的物质的量分数为75%,Fe2O3的物质的量分数为25%
(2)Al3+和Si4+的半径相差不大
本题以社会热点为背景,依托石棉知识,考查学生摄取信息、分析问题的能力。
(1)先写出Na2Fe5Si8O22(OH)2氧化物的形式:Na2Fe5Si8O22(OH)2→Na2O·8SiO2·H2O,但还有5个Fe和6个O,联想常见Fe的氧化物,可写出Fe2O3·3FeO,故其氧化物形式为Na2O·3FeO·Fe2O3·8SiO2·H2O。根据化合价之和为0原则,铁的平均化合价为=+2.4,故FeO的物质的量分数为75%,Fe2O3的物质的量分数为25%。
(2)“硅酸盐结构”“立体几何”都启示我们从Al3+和Si4+的半径考虑:因Al3+和Si4+的半径相差不大,故插入后不会引起晶体结构的变化。
已知A是灰黑色的硬而脆的固体,B是气态物质,A~E各种物质的相互转化关系如下图所示。
(1)写出B、D、E三种物质的化学式:B_________,D_________,E_________;
(2)画出A的原子结构示意图__________________;
(3)写出C→A的化学方程式__________________。
正确答案
(1)B:SiF4;D:Na2SiO3;E:H2SiO3或H4SiO4
(2)
(3)SiO2+2CSi+2CO↑
如图中的每一方格表示相关的一种反应物或生成物。其中B是一种单质,其余物质也都是含B元素的化合物。C是一种钠盐,E是C对应的酸,B的结构类似金刚石,D为B的氧化物(其他不含B元素的反应产物以及各步反应添加的必要试剂和反应条件已被略去),请填写空白
(1)A、D、E的化学式分别为________、________、________。
(2)A和B的互相转化在工业上有什么实际意义?__________。
(3)写出D→C反应的化学方程式:__________________________。
(4)写出E→D反应的化学方程式:__________________________。
正确答案
(1)SiCl4;SiO2;H2SiO3(2)粗硅提纯
(3)SiO2+2NaOH===Na2SiO3+H2O
(4)H2SiO3SiO2+H2O
下列是中学化学中常见物质间的反应转化关系图,其中部分产物已略去。已知:A、D是单质,且C、E、G中均含有A单质中的元素,B、F、H中均含有D单质中的元素;常温下,除C、E外其他物质均为固体。
试回答下列问题:
(1)写出下列物质的化学式:A________,H________。
(2)写出下列变化的化学方程式:
E→G_____________________, D→F____________________, E→A_____________________。
(3)B的用途(至少说出一种)_____________________。
正确答案
(1)C;H2SiO3(2)2Na2O2+2CO2==2Na2CO3+O2;Si+2NaOH+H2O==Na2SiO3+2H2↑;2Mg+CO2C+2MgO
(3)制造光导纤维
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